AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w BYDGOSZCZY

Projekt nr 1

Temat : Urządzenie do sortowania listów.

Wykonały:

1. Opis potrzeby

Zadaniem urządzenia do sortowania listów jest sortowanie przesyłek listowych według gabarytów zewnętrznych (wymiarów). Urządzenie ma być napędzane silnikiem elektrycznym , a układ przekazywania napędu ma spełniać rolę zabezpieczenia przeciążeniowego. Poza tym należy pamiętać o tym aby sortownik nie brudził i nie uszkadzał przesyłek.

1. Założenia konstrukcyjne

Poprawne działanie urządzenia do sortowania listów polega na ciągłej i bez awaryjnej pracy. Urządzenie napędzane będzie silnikiem elektrycznym trójfazowym , który poprzez przekładnię pasową będzie napędzał elementy sortownika . Przekładnia pasowa będzie spełniała funkcję zabezpieczenia przeciążeniowego . Konstrukcja nośna ma być wykonana z kształtownika , który w znacznym stopniu zmniejszy ciężar urządzenia . Urządzenie ma wyglądać estetycznie i powinno cicho pracować .

1. Dane ilościowe

• czas pracy – 16 godzin ^. 365 dni ^. 3lata

• produkcja jednostkowa

• konstrukcja spawana

• wielkości sortowanych kopert : - format 110 ^. 160

- format 155 ^. 220

- format 220 ^. 307

1. Dane sytuacyjne

⇒ miejscem pracy będzie pomieszczenie pocztowe

⇒ temperatura otoczenia 10 – 36^oC

⇒ sortownik będzie służył do sortownia dużej masy przesyłek listowych o różnych wymiarach;

5. Koncepcje rozwiązań

Koncepcja I

Koncepcja II

Koncepcja III

Metoda podwójnego punktowania wyboru koncepcji optymalnej.

Kryteria wyboru koncepcji optymalnej :

1. prostota konstrukcji

2. ilości elementów

3. masa

4. prawidłowość działania

5. rozmiary

Kryterium Koncepcja	a	b	c	d	e
I	3	3	4	5	3
II	5	5	4	2	3
III	4	4	4	5	4

Współczynnik ważności kryteriów

Kryterium	a	b	c	d	e
współczynnik	0,9	0,4	0,6	1	0,5

	a	b	c	d	e	Suma
I	2,7	1,2	2,4	5	1,5	12,8
II	4,5	2	2,4	2	1,5	12,4
III	3,6	1,6	2,4	5	2	14,6

W świetle przyjętych założeń i po przeprowadzeniu analizy koncepcyjnej stwierdzam , że najbardziej optymalnym rozwiązaniem jest koncepcja III .

Obliczenia konstrukcyjne

1. Dobór silnika

Przyjmuję silnik o mocy N = 0,5 kW i o obrotach n = 735 obr/min .

Obliczam sprawność całkowitą .

η_C = ηⁿ_p ⋅η^m_pp ⋅ η^k_ł

η_p – sprawność przenośników taśmowych = 0,95

η_pp – sprawność przekładni pasowej = 0,96

η_ł – sprawność łożysk = 0,99

η_c = 0,95³ ⋅ 0,96⁴ ⋅ 0,99 = 0,955

Obliczam moc rzeczywistą

N = 0,52 kW

Dobieram silnik typu Sf – 90 L – 8 o mocy N = 0,55 kW , n = 670 obr/min , M_n = 5,27 Nm.

1. Przekładnia pasowa

a . przekładnia łącząca silnik z wałem napędzającym taśmę przenośnika skośnego

Obliczenia przekładni pasowej przeprowadziłem na podstawie PN - 67/ M.- 85203 .

Przyjmuje :

1. średnice koła osadzonego na wale silnika d ₁= 63 mm ,

2. średnica koła osadzonego na wale skrzyni d ₂ = 125 mm ,

3. prędkość obrotowa silnika wynosi n ₁ = 670 obr/min ,

4. odległość między osiami a = 120 mm ,

Zakładam , że przekładnia pracuje 16 godzin na dobę i przeciążenie wynosi 10 % .

Dobieram współczynnik trwałości pasa C _T = 1,2

Obliczam przełożenie przekładni

i =

Obliczam średnicę równoważną

Dobieram współczynnik przełożenia przekładni C _i = 1,10

d _e = d ₁ ^. C _i = 63 ^. 1,15 = 72,45 mm

Obliczam prędkość pasa

V =

Kąt opasania mniejszego koła

α = 180 ^o - 57,3^o = 180 ^o - 57,3 ^o = 150,39 ^o

Dobór pasa

Dla prędkości pasa V = 2,21 m/s. i średnicy równoważnej d _e = 72,45 mm przyjmuje pas typu Z . Moc przenoszona przez jeden pas N _i = 0,79 kW .

Długość pasa

Wyznaczam kąt γ

γ = arc sin

L= 2a^. cos γ + ( d ₂ - d ₁)+ (d ₂ - d ₁ )= 345,89 mm

Przyjmuję najbliższą znormalizowaną długość pasa , która wynosi L _n = 400 mm .

Według normy dla długości L _n = 400 mm przyjmuje współczynnik C _l = 0,76 oraz kąt opasania α ₁= 150,39^o dobieram współczynnik C _α = 0 ,94

Obliczam liczbę pasów

j = = 0,98

Przyjmuję j = 1

Wymiary charakterystyczne koła rowkowego do pasa klinowego typu Z

średnica skuteczna d ₁ = 63 mm

kąt zarysu α = 34 ^o

podziałka e = 12 mm

odległość od krawędzi f = 8 mm

liczba rowków j = 1

Szerokość wieńca koła rowkowego

B = ( j - 1 ) e + 2 f = ( 1 - 1 ) 12 + 2 ^. 8 = 16 mm

Pozostałe pasy będą również typu Z o następujących długościach : pas łączący koła przenośników poziomych L = 560 .

Dobór przenośników taśmowych

Dobieram przenośnik taśmowy wykonany z gumy z powierzchnią żeberkową . Siłę napędzającą uzyskamy przez napięcie taśmy .

Na podstawie PN-82/M-46604 dobieram przenośnik taśmowy o następujących wymiarach :

Szerokość taśmy B = 240 mm

Prędkość taśmy

6.Obliczanie wałów

Wały obliczam z warunku na skręcanie . Przyjmuję materiał St 5 , dla którego k_sj = 68 Mpa .

Obliczam prędkość na wale .

N_w = = 338 obr/min

Moment na wale

M = 9550 ⋅ = 15,53 Nm

Średnica wału

Ł_s = <= k_si

d >= 10,51 mm

Z warunków konstrukcyjnych przyjmuję średnicę d = 15 mm .

7. W urządzeniu stosuję łożysko kulkowe kryte serii 602 RS . Łożyska te stosuję dlatego , ponieważ nie wymagają stosowania smaru do smarowania.

Łożyska te będą obciążone siłą obwodową i nie występują siły wzdłużne .

Obliczam obciążenie ruchowe

F = x ⋅ F_p + F_w , gdzie y = 0

F_w =0

wówczas

F = x ⋅ F_p

F = 2070 N

< 0,19

wtedy x =1 , y =0

siła zastępcza

F = x ⋅ F_p = 1 ⋅ 2070 N = 2070 N

Obliczam żądaną nośność

L = ( )² milionach obrotów

F_d = F ⋅ f_d = 2070 ⋅ 1,05 = 2174,2 N

C_t =2500 N

L = ( )² = ( )² = 11,49 milionach obrotów

Trwałość godzinowa

L_n = = 566,56 h

Nośność

C =

C = 6406 N

Dobieram łożysko o nośności C = 25000 N

8. Obliczanie wpustów

Na podstawie polskiej normy PN-70/M-85005 przeprowadzam obliczanie wpustu .

Średnica wału pod koło pasowe wynosi d = 12 mm .

Przyjmuję do obliczeń wpust pryzmatyczny o odmianie A , o wymiarach ( b x h ) ( 5 x 5 ) .

Wpust zostanie poddany naciskom powierzchniowym . Przyjmuję materiał na wpusty stal St 3 , dla której koj = 53 MPa .

Długość czynna wpustu pryzmatycznego

L_c >= , n = 1

d = 12 mm

t₂ = 2,3 mm

koj = 53 Mpa

l_c >= = 21,23 mm

Minimalna długość wpustu wynosi

l_c = 22 mm

9. Obliczenia połączenia spawanego

Obliczam naprężenia panujące w połączeniu spawanym pomiędzy wałem a tuleją .

Przyjąłem , że spoina ma wymiary S = 5 mm oraz materiał St 3S , dla którego k_rj = 58 MPa .

Szerokość spoiny

A = 0,7 ⋅ s = 0,7 ⋅ 5 = 3,5 mm

Połączenie dolne

Pole powierzchni

P = mm²

Wskaźnik biegunowy

W_o = mm³

τ = = 12,41 MPa

Naprężenie dopuszczalne

k’_tj = z_a ⋅ z ⋅ k_rj = 0,22 ⋅ 1 ⋅ 58 = 14,96

τ_t <= k’_tj

warunek jest spełniony

Połączenie górne

W_o = = 14413,4 mm³

τ_t = = 1,077 MPA

τ_t <= k’_tj

warunek jest spełniony

10. Obliczenia sprężyny

Obliczenia sprężyny przeprowadzam na podstawie normy PN-71/M-80706.

Zakładam , że sprężyna ugnie się f = 40 mm , G = 7,8 ⋅ 10⁴ MPa , n = 5 , D = 60 mm, k_s = 290 MPa

wówczas średnica pręta

d =

d = 5,2

Dopuszczalne obciążenie

F = 266,88 N

Literatura :

1. „Poradnik Mechanika„

2. „ Podstawowe zagadnienia w konstruowaniu maszyn „ J. Szala

3. „ Napędy mechaniczne „ J. Szala

4. „ Ćwiczenia PKM „ W. Korewa

5. „ Podstawy konstrukcji maszyn „ M. Dietrich

6. Polskie Normy